用了高性能的控制芯片，同时设计了驱动电路人机交互控制界面来实现更加人性化的控制。系统总体结构设计通过对步进电机控制器关键技术进行分析研究和比较，并综合国内外运动控制器产品智能化集成化开放化的发展趋势，我们提出的步进电机运动控制器总体结构如图所示。图系统总体结构系统硬件电路设计液晶显示单片机串口通信电机驱动电路键盘控制硬件电路主要的目的是控制步进电机，但是单片机的口得输出电压电流都有限，于是需要设计可控的驱动电路，这样可以达到控制步进电机的目的。在设计的过程中还需要对各个模块合理的进行分配，需要设计液晶模块键盘模块，还要留有口以便来驱动步进电机驱动电路。步进电机驱动电路用到了芯片管光电开关通过与门电路来控制光电开关，达到驱动管效果，从而达到了驱动步进电机的目的。步进电机控制框图如图所示。图控制框图系统的供电系统需要给系统提供个稳定安全的输入电源，因此在整个系统模块的供电设计中，重点围绕了系统稳定安全性来设计。因为单片机需要的电压是，液晶需要的电压也是，电机需要的电压是因此在设计中要考虑到多级电压的提供，在设计中考虑到了由于输入时候的电压过大，而稳压管的承载能力有限，因此设计了多级稳压的电路，这样设计的目的是为了使稳压管不至于过热。在稳压的电路中设计了滤波电路，保证了供电电流的稳定可靠，电源输入模块设计电路如图所示。单片机光电开关步进电机图电源输入模块设计串口通信模块本模块实现上位机跟单片机的通信功能的实现通过实现串口通信功能可以更好的实现将上位机上的程序下载到单片机中，实现单片机各个功能实现本设计采用了芯片能够实现上位机跟单片机之间的电位转换，从而达到通过串口的通信功能实现上位机跟单片机的通信功能在单片机系统的通信中，和标准总线应用最为成熟。为了使运动控制器的适用范围更加广泛，配合的现有接口，我们选用标准总线来实现控制器和的通信，其接口电路如图所示。在图中，选用作为系统的通信接口芯片。是公司生产的低功耗单电源双发送接收发器，适用于各种和的通信接口。芯片可以把输入的电源变换成输出电平所需的电压，所以采用此芯片接口的串行通信系统只要单的电源就可以。通信接口电路如图所示。图通信接口电路外围需要个电解电容，是内部电源转换所需电容，其取值均为。的引脚，为接电平的引脚。引脚，为接电平的引脚。因此电平的，引脚应接的串行发送引脚，应接的串行接收引脚。与之对应的电平的，应接机的接收端，应接机的发送端。硬件抗干扰技术为了克服可能发生的各种干扰，保证系统能够可靠的运行，现有的抗干扰技术在硬件方面采取如下措施抑制电源干扰。传导干扰通常由交流电源端引入系统内部。为了抑制这种干扰，系统通常在交流进线端串接入低通滤波器。这种方法在实际中己经取得明显效果，但为了抑制电源浪涌电压的冲击，系统还必须在电源线之间及电源线对地之间分别装压敏电阻。抑制传输线干扰。对于系统中传输距离较长的线路通常选用屏蔽电缆来实现系统各部分的连接，以达到抗干扰的目的。在些应用环境比较恶劣的系统中，为了进步抑制干扰，可采用光电隔离方式将系统控制部分与口部分分开，并采用双电源供电。尽量减小干扰造成的影响。通常的做法有增加硬件看门狗电路。增加电压监测电路。选择抗干扰能力较强的单片机系列。尽可能使用单片机的内部程序存储器和内部数据存储器而不使用外部总线连接这些器件。协调好电路中不同类型的电平匹配。数据总线和控制总线间形成板与板连接时，应加总线驱动器。系统软件设计系统的主程序由消息循环和初始化程序构成，其流程如图所示图系统流程图在系统的主程序中，初始化程序的功能是在系统复位后完成单片机各个特殊功能寄存器的设置各数据区的初始化外部硬件设备的设置等操作系统的消息循环则用来实现消息合法性的判断及消息处理功能模块的调用。为了能够对消息的合法性进行判断，我们为消息组中的每个消息定义了对应的合法性判断标识位。如果消息所对应的合法性判断标识位为，则表示该消息是合法的消息，系统应该调用相应的消息处理功能模块对消息进行处理为则表示该消息是非法的消息，系统应该忽略该消息。为了实现看门狗功能，我们还在消息循环中加入了喂狗输出操作。值得注意的是，在系统的串行通信处理模块中，根据接收到的数据进行判断是自动加工，或是手动加工，还是参数设置，分别对消息序列中的标志位进行置位，以保证主程序能够正确实现各结论通过整的低四位输出低电平，高四位输出高电平，从口的高四位读取键盘状态。将两次读取结果组合起来就可以得到当前按键的特征编码。使用上述方法我们得到个键的特征编码。举例说明如何得到按键的特征编码假设键被按下，找其按键的特征编码。从口的高四位输出低电平，即为输出口。低四位输出高电平，即为输入口。读口的低四位状态为，其值为。再从口的高四位输出高电平，即为输入口。低四位输出低电平，即为输出口，读口的高四位状态为，其值为。将两次读出的口状态值进行逻辑或运算就得到其按键的特征编码为。用同样的方法可以得到其它个按键的特征编码。根据按键的特征编码，查表得到按键的顺序编码。将用上述方法得到的个按键的特征编码按图按键排列的顺序排成张特征编码与顺序编码的对应关系表，然后用当前读得的特征编码来查表，当表中有该特征编码时，它所在的位置就是对应的顺序编码。系统调试调试目标系统测试的目的是对最终软件系统进行全面的测试，确保最终软件系统满足产品需求并且遵循系统设计。系统测试包括功能测试性能测试安全测试等。通过调试可以检测出设计中存在的问题，从而达到设计的最终要求步进电机调试步进电机调试目的是为了判断电机是否有效运行，实现步进电机在设计要求的目的下实现准确的运转。由于步进电机对相序控制有着严格的要求，因此在试验的过程中，我首先通过看原理图确定口得时序，然后在发送指令的时候判断驱动器上电机实际相序所需要的控制指令，电机需要段段的时序脉冲来实现驱动，因此稳定准确的时序控制对步进电机的运转起到了关键的作用。在电机的调试过程中，电机能够按照设计要求的按键控制来进行运转。程序经过最终的调试能够达到最终的设计要求图电机驱动实物液晶调试液晶调试的目的是为了提供个清晰的人机交换的界面，在可以运行的环境条件下实现电机的可控操作通过对液晶进行串口发送数据和并口发送数据发现液晶模块能够正常的使用，并且在程序中通过对液晶时序地址的控制能够正常显示需要显示的汉字字符。调试中液晶显示的程序指令中需要对时序实现严格的控制，这样能够实现显示程序的正常显示，由于此液晶带字库，在使用的时候汉字显示能够直接通过读取字库地址读取汉字。读写数据指令每执行完次读写操作，列地址就自动增。必须注意的是，进行读操作之前，必须有次空读操作，紧接着再读才会读出所要读的单元中的数据。图人及交互界面实物键盘调试键盘的目的是通过对按键的处理来达到控制步进电机的运转，液晶屏幕显示的目的，在调试的过程中，通过对具体的按键的处理来发现问题，解决问题，最终发现键盘接线的，然后通过进步的改进从而达到使用的目的。通过键盘按键在调试的过程中定义按键，然后通过键盘不断扫描后确定是否有按键按下，如果有的话会在程序中扫描出按键的具体位置，从而判断下步的操作命令。使用键盘程序的时候会存在按键消抖问题，在处理上采用了通用的延时消抖程序，能够准确确定按键。整体调试在所有的程序都能够分模块实现的基础上，将程序整合到起，最终整体的程序能够实现正常的显示，达到了设计的目的。在最后的调试中按键通过它实现屏幕的初始化程序显示欢迎使用在按下键之后，屏幕上显示山科大马鑫制作,在按下键之后，屏幕上会显示步进电机正转同时步进电机会启动自转程序，在按下键之后屏幕上会显示步进电机反转同时会启用反转程序。复位键之后电机停止，液晶界面回复到初始化，通过最后的实际使用能够达到所要实现的各个功能，设计产品达到设计要求。图整体实物六结束语这次毕业设计根据课题要求，复习了所学的单片机和步进电机的内容，通过查阅大量书籍专业网站论坛等，通过反复对比，采用技术较为成熟以及仿真效果的电路。在软件设计方面，部分参考文献的已成程序进行修改编写，部分则是平时的经验积累，初步掌握了步进电机控制的基本原理和步进电机转动编程的方法，步进电机作为执行元件，是机电体化的关键产品之，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日增加，在各个国民经济领域仍将起到重要作用。根据课程设计的要求和自己通过参考有关资料，写好程序流程图，在程序流程图的基础上，根据芯片的功能写出相应的程序，达到能够实现所要求的功能的目的。在写程序时，在每条指令后都写好注释，以便在程序出错的检查过程中可以更容易查找得到。本次毕业设计重点是理论与实际的相结合，不单单只是书上的条条分离的指令。这次实验我们学到了步进电机液晶显示键盘串口通信更重要的是学会了程序出问题时调试的方法，并养成了遇到困难主动寻找解决方案的信心和技巧。通过实验，我感到自己综合应用能力有待进步加强。让我更加重视实践动手操作能力，全面提高综合素质。最重要的点，我觉得通过单片机的学习不仅让我入门了门技术，更让我学到了很多方法，开阔了眼界。它告诉我做件事情要有始有终，要持之以恒，切不可投机取巧。在制作的过程中经常埋头奋战整天，有时候成果斐然，有时候却毫无进展，但心里时踏实的，或许自己又掌握了些知识，自己又排除了些故障。它还告诉我在做事时要做到坚守规范和不拘泥与体。比如编写程序就要算法和思想上活跃，走新颖高效路线，同时又要遵循基本的编程规则，谙熟程序流程，避免不必要的，提高办事效率。主要参考文献马忠梅，单片机的语言应用程序设计第版北京北京航空航天出版社，王建校，Ⅱ应用入门科学出版社，谭浩强，语言程序设计第二版北京清华大学出版社，吉雷，从入门到精通西安西安电子科技大学出版社，李朝青机与单片机数据通信技术北京北京航空航天大学出版社，张洪润，蓝清华单片机应用教程北京清华大学出版社，杨宁，胡学军单片机与控制技术北京航空航天大学出版社，雷海波杨新用微机和单片机控制步进电机的走动北京清华大学出版社戴佳单片机语言应用程序设计北京电子工业出版社黄灼尧单片机控制步进电机的方法研究与应用广东大学出版社致谢首先我要感谢张山老师给我机会做这个题